JP2013160144A - 燃料の着火／失火判定方法および排気加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気通路に添加された燃料の着火または失火の判定が外乱によって信頼性の乏しいものとなる。
【解決手段】排気浄化装置２６よりも上流側の排気通路２３ａに燃料を添加するための燃料添加弁２２ａと、この燃料添加弁２２ａから添加された燃料を着火させるための発熱部を排気通路２３ａに有するグロープラグ２２ｂとを具え、排気浄化装置２６に導かれる排気を加熱するための本発明による排気加熱装置２２は、グロープラグ２２ｂの発熱部の温度を取得する発熱部温度センサー２８と、グロープラグ２２ｂよりも上流側の排気温を取得する排気温センサー２９と、これら発熱部温度センサー２８および排気温センサー２９により取得された情報に基づき、燃料添加弁２２ａから排気通路２３ａに添加された燃料の着火または失火を判断する着火／失火判定部１５ｊとをさらに具える。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加し、この燃料を着火手段の発熱部によって着火させる際に、燃料の着火または失火を判断する方法ならびに排気浄化装置に導かれる排気の加熱装置に関する。

内燃機関に対する厳しい排気規制に対処するため、内燃機関の始動時に排気浄化装置を構成する酸化触媒の活性化を促進させたり、内燃機関の運転中にその活性状態を維持したりすることが必要となっている。このため、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に排気加熱装置を組み込んだ内燃機関が特許文献１などで提案されている。この排気加熱装置は、排気中に加熱ガスを生成し、この生成された加熱ガスを下流側の排気浄化装置に供給することにより、酸化触媒の活性化およびその活性状態を維持するようにしたものである。このため、排気加熱装置は、燃料を排気通路に添加する燃料添加弁と、この燃料を加熱して着火させることにより、加熱ガスを生成させるグロープラグなどの着火装置とを一般的に有する。

また、特許文献１においては、着火装置よりも排気通路の下流側に温度センサーを配し、この温度センサーによる検出信号の変化に基づいて燃料添加弁の異常、より具体的には弁体の固着（開状態または閉状態）を把握することも開示されている。

特開２０１１−０８０３９９号公報

上述した引用文献１を含む従来の排気加熱装置においては、排気通路に添加された燃料を着火手段によって着火させ、これにより高温となった排気を下流側の排気浄化装置へと導くようにしている。しかしながら、車両の運転状態によっては燃料がうまく着火せず、未燃状態の燃料が排気浄化装置へと導かれる結果、排気浄化装置に悪影響を与える可能性がある。このため、高出力の着火手段を採用してどのような運転状態であっても燃料を確実に着火させるようにするか、あるいは排気通路に添加された燃料が着火手段によって着火しているか否かを確認できるようにすることが望まれる。しかしながら、高出力の着火手段を採用することは、無駄な電力消費を引き起こす可能性があるため、一般的には着火の有無を確認して失火状態の場合に何らかの対策を取ることが好ましいと言えよう。

引用文献１においては、着火装置よりも排気通路の下流側に配された温度センサーによって火炎の検出、つまり燃料添加弁から排気通路に添加された燃料の着火状態を把握することが可能である。しかしながら、着火手段によって火炎が生成し、温度センサーの出力値が変化するまでには時間的な遅れがある。しかも、車両の運転状態によっては排気通路を流れる排気の流量によって火炎の伝播状態が変化するため、温度センサーが高温の火炎にさらされない限り、燃料が着火状態であったとしても直ちにそれを判定することが困難である。

本発明の目的は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加し、この燃料を着火手段の発熱部によって着火させる際に、燃料の着火または失火をより確実に判定し得る方法を提供することにある。また、この方法を用いて排気浄化装置に導かれる排気を加熱するための装置を提供することも本発明の目的に含まれる。

本発明の第１の形態は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加し、この燃料を着火手段の発熱部によって着火させるに際し、燃料の着火／失火を判定する方法であって、前記着火手段の発熱部の温度を取得するステップと、前記着火手段よりも上流側の排気温を取得するステップと、前記着火手段の発熱部の温度およびこれよりも上流側の排気温に基づき、前記排気通路に添加された燃料の着火または失火を判断するステップとを具えたことを特徴とするものである。

本発明において、燃料添加弁から排気通路に燃料を添加した場合、これが着火していると着火手段の発熱部の温度降下が少なく、逆に失火していると発熱部の温度降下が大きくなる傾向を持つ。しかしながら、着火手段よりも上流側の排気温の状態によって、着火手段の発熱部の温度変化も影響を受けるため、着火手段よりも上流側の排気温の状態を加味して発熱部の温度変化の状態を把握し、排気通路に添加された燃料が着火しているのか、あるいは失火しているのかを判断する。

また、本発明の第２の形態は、排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁と、この燃料添加弁から添加された燃料を着火させるための発熱部を前記排気通路に有する着火手段とを具え、前記排気浄化装置に導かれる排気を加熱するための排気加熱装置であって、前記着火手段の発熱部の温度を取得する発熱部温度取得手段と、前記着火手段よりも上流側の排気温を取得する排気温取得手段と、これら発熱部温度取得手段および排気温取得手段により取得された情報に基づき、前記燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料の着火または失火を判断する着火／失火判定部とをさらに具えたことを特徴とするものである。

本発明において、燃料添加弁から排気通路に燃料が添加された場合、発熱部温度取得手段が着火手段の発熱部の温度の降下状態を取得し、排気温取得手段が着火手段よりも上流側の排気温を取得する。着火／失火判定部は、これらの取得情報に基づいて排気通路に添加された燃料が着火しているのか、あるいは失火しているのかを判断する。基本的に、発熱部の温度降下が少ない場合には着火していると判断し、逆に発熱部の温度降下が大きい場合には失火していると判断する。しかしながら、この発熱部の温度は着火手段よりも上流側の排気温によって大きく影響を受けるので、着火手段よりも上流側の排気温を加味して着火／失火の判断が行われる。

本発明の第２の形態による排気加熱装置において、着火手段がその発熱部の温度を制御する温度制御部を有し、この温度制御部は、着火／失火判定部による燃料の着火または失火の判定結果に基づいて発熱部の温度を変更するものであってよい。この場合、温度制御部は、燃料が着火していると着火／失火判定部が判断した場合には着火手段の発熱部の温度を低下させるのに対し、燃料が失火していると着火／失火判定部が判断した場合には着火手段の発熱部の温度を上昇させることが有効である。また、温度制御部は、燃料が失火していると着火／失火判定部が判断した場合の着火手段の発熱部の温度を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された温度よりも高い温度に発熱部の温度を補正する発熱温度補正部とをさらに有することができる。

本発明によると、着火手段の発熱部の温度変化に加えて着火手段よりも上流側の排気温を加味しているので、排気通路に添加された燃料が着火しているのか、あるいは失火しているのかをより正確かつ迅速に判断することができる。

着火手段がその発熱部の温度を制御する温度制御部を有し、この温度制御部が着火／失火判定部による燃料の着火または失火の判定結果に基づいて発熱部の温度を変更する場合、燃料の着火をより確実に行うことができる。

また、着火／失火判定部が着火と判定した場合には温度制御部が発熱部の温度を低下させるのに対し、逆に失火と判定した場合には発熱部の温度を上昇させることにより、無駄なエネルギーの消費や発熱部の劣化をより確実に抑えることができる。

失火と判定した場合の発熱部の温度を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された温度よりも高い温度に発熱部の温度を補正する発熱温度補正部とを温度制御部が有する場合、排気通路に添加された燃料が失火する確率をさらに少なくすることができる。

本発明による排気加熱装置を圧縮点火方式の内燃機関に適用した一実施形態の概略構造を表す模式図である。 図１に示した実施形態における主要部の制御ブロック図である。 燃料添加量と、発熱部の温度およびその変化率と、排気流量と、着火判定閾値補正量との関係を模式的に表すタイムチャートである。 燃料添加量と、発熱部の温度およびその変化率と、発熱部に対する印加電圧との関係を模式的に表すタイムチャートであり、燃料の添加の開始直後に発熱部の温度上昇がある場合を示す。 燃料添加量と、発熱部の温度およびその変化率と、発熱部に対する印加電圧との関係を模式的に表すタイムチャートであり、燃料の添加の開始直後に発熱部の温度降下がある場合を示す。 図１に示した実施形態での制御手順を表すフローチャートである。

本発明による排気加熱装置を圧縮点火方式の多気筒内燃機関に応用した実施形態について、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態のみに限らず、要求される特性に応じてその構成を自由に変更することが可能である。例えば、ガソリンやアルコールまたはＬＮＧ（液化天然ガス）などを燃料としてこれを点火プラグにて着火させる火花点火式内燃機関に対しても本発明は有効である。

本実施形態におけるエンジンシステムの主要部を模式的に図１に示し、その主要部の制御ブロックを概略的に図２に示す。なお、図１にはエンジン１０の吸排気のための動弁機構や消音器の他に、このエンジン１０の補機として一般的な排気ターボ式過給機やＥＧＲ装置なども省略されている。また、エンジン１０の円滑な運転のために必要とされる各種センサー類もその一部が便宜的に省略されていることに注意されたい。

本実施形態におけるエンジン１０は、燃料である軽油を燃料噴射弁１１から圧縮状態にある燃焼室１０ａ内に直接噴射することにより、自然着火させる圧縮点火式の多気筒内燃機関である。しかしながら、本発明の特性上、単気筒の内燃機関であってもかまわない。

燃焼室１０ａにそれぞれ臨む吸気ポート１２ａおよび排気ポート１２ｂが形成されたシリンダーヘッド１２には、吸気ポート１２ａを開閉する吸気弁１３ａおよび排気ポート１２ｂを開閉する排気弁１３ｂを含む図示しない動弁機構が組み込まれている。燃焼室１０ａの上端中央に臨む先の燃料噴射弁１１もまた、これら吸気弁１３ａおよび排気弁１３ｂに挟まれるようにシリンダーヘッド１２に組み付けられている。燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に供給される燃料の量および噴射時期は、運転者によるアクセルペダル１４の踏み込み量を含む車両の運転状態に基づいてＥＣＵ(Electronic Control Unit)１５により制御される。アクセルペダル１４の踏み込み量は、アクセル開度センサー１６により検出され、その検出情報がＥＣＵ１５に出力される。

ＥＣＵ１５は、このアクセル開度センサー１６や後述する各種センサー類などからの情報に基づき、車両の運転状態を判定する運転状態判定部１５ａと、燃料噴射設定部１５ｂと、燃料噴射弁駆動部１５ｃとを有する。燃料噴射設定部１５ｂは、運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいて燃料噴射弁１１からの燃料の噴射量や噴射時期を設定する。燃料噴射弁駆動部１５ｃは、燃料噴射設定部１５ｂにて設定された量の燃料が設定された時期に燃料噴射弁１１から噴射されるように、燃料噴射弁１１の作動を制御する。

吸気ポート１２ａに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結されて吸気ポート１２ａと共に吸気通路１７ａを画成する吸気管１７の途中には、サージタンク１８が形成されている。このサージタンク１８よりも上流側の吸気管１７には、スロットルアクチュエーター１９を介して吸気通路１７ａの開度を調整するためのスロットル弁２０が組み込まれている。また、スロットル弁２０よりも上流側の吸気管１７には、吸気通路１７ａを流れる吸気の流量を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するエアーフローメーター２１が取り付けられている。なお、このエアーフローメーター２１に代えて同じ構成の排気流量センサーを後述する排気加熱装置２２とシリンダーヘッド１２の排気ポート１２ｂとの間に位置する排気管２３の部分に取り付けるようにしてもよい。

先のＥＣＵ１５は、スロットル開度設定部１５ｄと、アクチュエーター駆動部１５ｅとをさらに有する。スロットル開度設定部１５ｄは、アクセルペダル１４の踏み込み量に加え、先の運転状態判定部１５ａでの判定結果に基づいてスロットル弁２０の開度を設定する。アクチュエーター駆動部１５ｅは、スロットル弁２０がスロットル開度設定部１５ｄにて設定された開度となるように、スロットルアクチュエーター１９の作動を制御する。

ピストン２４ａが往復動するシリンダーブロック２４には、連接棒２４ｂを介してピストン２４ａが連結されるクランク軸２４ｃの回転位相、つまりクランク角を検出してこれをＥＣＵ１５に出力するクランク角センサー２５が取り付けられている。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、このクランク角センサー２５からの情報に基づき、クランク軸２４ｃの回転位相やエンジン回転数の他に車両の走行速度などを実時間で把握する。

排気ポート１２ｂに連通するようにシリンダーヘッド１２に連結される排気管２３は、排気ポート１２ｂと共に排気通路２３ａを画成する。下流端側に取り付けられた図示しない消音器よりも上流側の排気管２３の途中には、燃焼室１０ａ内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化するための排気浄化装置２６が取り付けられている。本実施形態における排気浄化装置２６は、少なくとも酸化触媒を含むが、この他にＤＰＦ(Diesel Particulate Filter)やＮＯ_X吸蔵触媒などを組み込むことも可能である。酸化触媒は、主として排気に含まれる未燃ガスを酸化、つまり燃焼させるためのものである。この酸化触媒の出口側の排気通路２３ａには、酸化触媒を出た排気の温度（以下、これを触媒温度と記述する）を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する触媒温度センサー２７が組み込まれている。ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、この触媒温度センサー２７からの情報に基づき、酸化触媒が活性状態にあるか否かも把握する。

この排気浄化装置２６よりも上流側の排気管２３の途中には、加熱ガスを生成してこれを下流側に配された排気浄化装置２６に供給し、その活性化および活性状態を維持するための排気加熱装置２２が配されている。本実施形態における排気加熱装置２２は、燃料添加弁２２ａと、本発明における着火手段の一部としてのグロープラグ２２ｂとを具えている。この他、燃料供給弁２６から供給される燃料を受けてその霧化およびグロープラグ２２ｂ側への飛散を促進させるための特許文献１に開示されたような衝突板や、これらよりも下流側の排気通路２３ａに補助的な酸化触媒を配することも有効である。

燃料添加弁２２ａは、基本的な構成が通常の燃料噴射弁１１と同じものであり、通電時間を制御することによって、任意の量の燃料を任意の時間間隔で排気通路２３ａにパルス状に供給することができるようになっている。燃料添加弁２２ａから排気通路２３ａに供給される１回あたりの燃料の量は、エアーフローメーター２１によって検出される吸入空気量および空燃比を含む車両の運転状態に基づき、ＥＣＵ１５の燃料添加設定部１５ｆにより設定される。燃料添加設定部１５ｆはまた、目標とすべき触媒温度と触媒温度センサー２７によって検出される現在の触媒温度との差に基づき、排気通路２３ａに添加すべき燃料量も併せて算出する。この場合、目標とすべき触媒温度は、酸化触媒が活性状態となる最低温度（以下、これを触媒活性最低温度と記述する）が一般的に選択される。

このように、本実施形態では空燃比を吸入空気量と燃料添加弁２２ａからの燃料添加量とによってＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａにて算出するようにしている。しかしながら、空燃比センサーを排気通路２３ａの途中に組み込み、この空燃比センサーからの検出信号から空燃比を読み出すようにしてもよい。

ＥＣＵ１５の燃料添加弁駆動部１５ｇは、燃料添加設定部１５ｆにて設定された量の燃料が設定された周期で燃料添加弁２２ａから噴射されるように、燃料添加弁２２ａの作動を制御する。この場合、燃料添加弁２２ａの作動は、燃料添加を開始してから積算される燃料添加量が燃料添加設定部１５ｆにて設定された燃料添加量に達するまで、基本的に行われる。

燃料添加弁２２ａから排気通路２３ａに添加された燃料を着火させるためのグロープラグ２２ｂは、車載の図示しない電源にオン／オフスイッチとしてのＥＣＵ１５のグロープラグ駆動部１５ｈを介して接続している。従って、グロープラグ２２ｂに対する通電および非通電の切り替えは、予め設定されたプログラムに従ってＥＣＵ１５の温度制御部１５ｉを介してグロープラグ駆動部１５ｈにより制御される。本実施形態におけるグロープラグ２２ｂには、その先端側にある発熱部の温度を検出してこれをＥＣＵ１５に出力する発熱部温度センサー２８が本発明における発熱部温度取得手段として組み付けられている。

温度制御部は、燃料が失火していると着火／失火判定部が判断した場合の着火手段の発熱部の温度を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された温度よりも高い温度に発熱部の温度を補正する発熱温度補正部とをさらに有することができる。

グロープラグ２２ｂの発熱部の温度を制御するための温度制御部１５ｉは、グロープラグ２２ｂと共に本発明における着火手段の一部を構成する。この温度制御部１５ｉは、運転状態判定部１５ａに組み込まれた着火／失火判定部１５ｊによる燃料の着火または失火の判定結果に基づいて目標とすべき発熱部の加熱温度（以下、これを目標温度と記述する）Ｔ_Oを変更する。より具体的には、温度制御部１５ｉは、燃料が着火状態にあると着火／失火判定部１５ｊが判断した場合、発熱部の温度があらかじめ設定した温度Ｔ_H以上の場合に限り、発熱部の目標温度ＴOをΔＴだけ低下させた新たな目標温度ＴOを設定する。また、これに応じてグロープラグ駆動部１５ｈはグロープラグ２２ｂに対する印加電圧をΔＶだけ降圧させるが、これらの操作を燃料が着火状態にあると着火／失火判定部１５ｊが判断している限り、発熱部の温度がＴ_Hに達するまで繰り返す。逆に、燃料が失火状態にあると着火／失火判定部１５ｊが判断した場合、グロープラグ２２ｂの発熱部の温度をΔＴだけ上昇させた新たな目標温度Ｔ_Oを設定する。また、これに応じてグロープラグ駆動部１５ｈはグロープラグ２２ｂに対する印加電圧をΔＶだけ昇圧させるが、これらの操作を燃料が着火状態にあると着火／失火判定部１５ｊが判断するまで繰り返す。

このようにして、最新の目標温度Ｔ_Oが温度制御部１５ｉの図示しない記憶部に更新された状態で記憶される。なお、先の温度Ｔ_Hは、どのような運転状態であっても燃料が失火し得ないような発熱部の最低温度に設定される。つまり、温度制御部１５ｉは、記憶部に記憶された温度Ｔ_Oよりも高い温度に発熱部の温度を補正する図示しない発熱温度補正部も内包する。

本実施形態においては、エンジン１０がモータリング状態、すなわちエンジン１０の運転中にアクセルペダル１４の開度が０となり、燃料噴射弁１１から燃料が噴射されない燃料カット状態になった場合、排気加熱処理が実行される。

従って、吸気通路１７ａから燃焼室１０ａ内に供給される吸気は、燃料噴射弁１１から燃焼室１０ａ内に噴射される燃料と混合気を形成する。そして、ピストン２４ａの圧縮上死点近傍にて自然着火して燃焼し、これによって生成する排気が排気浄化装置２６を通って排気管２３から大気中に排出される。エンジン１０が燃料カット状態になると、基本的に燃料添加弁２２ａから燃料が排気通路２３ａに供給され、これによって排気通路２３ａを流れる排気の昇温を図り、排気浄化装置２６の酸化触媒の活性状態が維持される。

排気加熱装置２２よりも上流側の排気管２３には、本発明における排気温取得手段としての排気温センサー２９が配されている。この排気温センサー２９は、エンジン１０の燃焼室１０ａよりも下流かつ排気加熱装置２２よりも上流に位置する排気通路２３ａを流れる排気温Ｔ_Iを検出してこれをＥＣＵ１５に出力する。

ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、車両の運転状態に基づき、排気浄化装置２６の活性化や再生処理の必要性を判定する。この運転状態判定部１５ａにて排気浄化装置２６の活性化または再生処理が必要であると判断された場合、燃料添加弁２２ａからの燃料の添加が実行されるようになっている。この運転状態判定部１５ａでの判定結果は、ＥＣＵ１５の燃料添加設定部１５ｂに出力される。

ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、以下のａ，ｂの何れかの場合、燃料添加要求がある、つまり排気加熱装置２２を作動させる必要があると判定する。すなわち、
ａ：排気浄化装置２６が不活性状態か、または不活性状態になることが予想される場合
ｂ：排気浄化装置２６の再生処理が必要な場合
である。ａの場合は排気温センサー２９などの温度情報に基づいて判定することができる。ｂの場合は、エンジン１０の積算運転時間や燃料噴射弁１１からの積算燃料噴射量などから推定することができるが、この他に排気浄化装置２６よりも上流側の排気通路２３ａを流れる排気の圧力を検出することによっても判定することができる。

ＥＣＵ１５の運転状態判定部１５ａは、発熱部温度センサー２８および排気温センサー２９により取得された情報に基づき、燃料添加弁２２ａから排気通路２３ａに添加された燃料の着火または失火を判断するための着火／失火判定部１５ｊを有する。この着火／失火判定部１５ｊは、発熱部温度センサー２８からの情報に基づいて発熱部の温度変化率α_nを算出し、これが予め設定された閾値α_R以上の場合、燃料が着火していると判定し、逆に閾値α_R未満の場合には失火していると判定する。ただし、排気加熱装置２２に流入する排気温Ｔ_Iが上昇あるいは下降している場合、誤判定を行う可能性が生ずるため、排気温センサー２９からの情報に基づいて算出される排気温Ｔ_Iに応じた補正量Δαを閾値α_Rに加算して閾値α_Rを補正する。そして、この補正された閾値α_Rに基づいて着火／失火の判定が行われる。

例えば、ｔ₀にて燃料の添加要求があった場合のグロープラグ２２ｂへの印加電圧と、排気通路２３ａへの燃料添加量と、排気温Ｔ_Iと、発熱部の温度と、発熱部の温度変化率α_nと、着火判定用閾値α_Rの補正量Δαとの関係を模式的に図３に示す。これは、排気加熱装置２２に流入する排気温Ｔ_Iが上昇傾向にある場合を想定しており、ｔ₁にて燃料の添加を開始し、ｔ₂にて燃料の添加が終了したことを示している。この図３から明らかなように、排気温Ｔ_Iの変化に応じて着火判定のための閾値α_Rに対する補正量Δαも変化させていることが理解されよう。

また、ｔ₀にて燃料の添加要求があった場合のグロープラグ２２ｂへの印加電圧と、排気通路２３ａへの燃料添加量と、発熱部の温度と、発熱部の温度変化率α_nとの関係を模式的に図４に示す。これは、ｔ₁にて燃料の添加を開始した後、ｔ₂にて発熱部の温度Ｔ_nが所定温度Ｔ_Hに達したため、グロープラグ２２ｂに対する印加電圧をΔＶだけ低下させ、ｔ₃にて燃料の添加を終了した場合を示している。ここでは、理解の容易性のために排気加熱装置２２に流入する排気温Ｔ_Iが変化しない場合を想定しており、ｔ₂にて印加電圧を低下させることにより、無駄なエネルギーの消費を避けることができる。

一方、失火を検出した場合の一例を図５に模式的に示す。ここでは、ｔ₁にて燃料の添加を開始した後、発熱部の温度変化率α_nが閾値α_R未満となったため、ｔ₂にてグロープラグ２２ｂに対する印加電圧をΔＶだけ上昇させることにより、燃料を着火させることができた場合を示す。ここでも理解の容易性のために排気加熱装置２２に流入する排気温Ｔ_Iが変化しない場合を想定しているが、排気温Ｔ_Iに応じて着火／失火の判定のための閾値α_Rを補正することが必要であることは言うまでもない。

このような本実施形態における燃料の添加手順について図６を参照しながら説明する。すなわち、まずＳ１１のステップにて燃料の添加要求があるか否かを判定する。ここで、燃料の添加要求がある、すなわち排気浄化装置２６の活性化が必要であると判断した場合には、Ｓ１２のステップに移行してグロープラグ２２ｂの発熱部の目標温度ＴOを温度制御部１５ｉの記憶部から読み出す。次いで、Ｓ１３のステップにてフラグがセットされているか否かを判定する。最初はフラグがセットされていないので、Ｓ１４のステップに移行してグロープラグ２２ｂに対する通電を開始する。そして、Ｓ１５のステップにてフラグをセットした後、Ｓ１６のステップにてグロープラグ２２ｂの発熱部の温度Ｔ_nと目標温度Ｔ_OとをＳ１４のステップにて比較する。ここで、発熱部の温度Ｔ_nが目標温度Ｔ_O未満である、すなわち発熱部が燃料の着火を可能にする程度にまで充分に昇温していないと判断した場合には、最初のＳ１１のステップに戻って上述の手順が繰り返される。２巡目以降はフラグがセットされているため、Ｓ１３のステップからＳ１６のステップに移行し、現在の発熱部の温度Ｔ_nが目標温度ＴO以上となるまで、上述した処理が繰り返される。このようにして、Ｓ１６のステップにて現在の発熱部の温度Ｔ_nが目標温度Ｔ_O以上である、すなわち燃料の着火が可能であると判断した場合には、Ｓ１７のステップに移行して燃料添加弁２２ａから排気通路２３ａへの燃料の添加を開始する。同時に、Ｓ１８のステップにて発熱部の温度変化率α_nを算出し、さらにＳ１９のステップにて流入排気温Ｔ_Iに基づいて判定閾値α_Rの補正量Δαを設定する。しかる後、Ｓ２０のステップにて発熱部の温度変化率α_nが判定閾値α_R以上であるか否かを判定する。ここで、発熱部の温度変化率α_nがα_R以上である、すなわち燃料が着火していると判断した場合には、Ｓ２１のステップに移行して今度は発熱部の温度Ｔ_nがＴ_H以上であるか否かを判定する。ここで、発熱部の温度Ｔ_nがＴ_H以上である、すなわち発熱部の温度を下げることができると判断した場合には、Ｓ２２のステップに移行して発熱部に対する印加電圧Ｖを所定量ΔＶだけ低下させる。さらに、Ｓ２３のステップにて発熱部の目標温度ＴOを所定温度ΔＴだけ低下する補正を行った後、再びＳ１１のステップに戻る。

一方、Ｓ２０のステップにて発熱部の温度変化率α_nがα_R未満である、すなわち燃料が失火していると判断した場合には、Ｓ２４のステップに移行して発熱部に対する印加電圧Ｖを所定量ΔＶだけ上昇させる。さらに、Ｓ２５のステップにて発熱部の目標温度Ｔ_Oを所定温度ΔＴだけ上昇する補正を行った後、再びＳ１１のステップに戻る。

なお、Ｓ１１のステップにて燃料の添加要求がないと判断した場合には、Ｓ２６のステップに移行してフラグがセットされているか否かを判定する。ここでフラグがセットされていない、すなわちグロープラグ２２ｂに対する通電が行われていないと判断した場合には、燃料の添加要求があるまでこのＳ１１のステップを繰り返す。また、Ｓ２６のステップにてフラグがセットされている、すなわちグロープラグ２２ｂに対する通電が行われていると判断した場合には、Ｓ２７のステップに移行してグロープラグ２２ｂに対する通電を停止する。また、燃料の添加が行われている場合には排気通路２３ａへの燃料の添加をも併せて停止する。そして、Ｓ２８のステップにてフラグをリセットして再びＳ１１以降の処理を繰り返す。

一方、Ｓ２１のステップにて発熱部の温度Ｔ_nがＴ_H未満である、すなわち発熱部の温度をもう下げることができないと判断した場合にはＳ１１のステップに戻り、すでに記憶されている最新の目標温度ＴOをそのまま維持する。

このように、失火判定のための閾値α_Rを排気加熱装置２２に流入する排気温Ｔ_Iに基づいて補正するようにしたので、失火判定の信頼性を高めることができる。また、この失火判定に基づいて目標温度ＴOを失火が起きないように更新される結果、排気通路２３ａに添加される燃料の失火をより効率的に抑制することが可能である。

なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。

１０ エンジン
１０ａ 燃焼室
１１ 燃料噴射弁
１２ シリンダーヘッド
１２ａ 吸気ポート
１２ｂ 排気ポート
１３ａ 吸気弁
１３ｂ 排気弁
１４ アクセルペダル
１５ ＥＣＵ
１５ａ 運転状態判定部
１５ｂ 燃料噴射設定部
１５ｃ 燃料噴射弁駆動部
１５ｄ スロットル開度設定部
１５ｅ アクチュエーター駆動部
１５ｆ 燃料添加設定部
１５ｇ 燃料添加弁駆動部
１５ｈ グロープラグ駆動部
１５ｉ 温度制御部
１５ｊ 着火／失火判定部
１６ アクセル開度センサー
１７ 吸気管
１７ａ 吸気通路
１８ サージタンク
１９ スロットルアクチュエーター
２０ スロットル弁
２１ エアーフローメーター
２２ 排気加熱装置
２２ａ 燃料添加弁
２２ｂ グロープラグ
２３ 排気管
２３ａ 排気通路
２４ シリンダーブロック
２４ａ ピストン
２４ｂ 連接棒
２４ｃ クランク軸
２５ クランク角センサー
２６ 排気浄化装置
２７ 触媒温度センサー
２８ 発熱部温度センサー
２９ 排気温センサー
α_n 発熱部の温度変化率
α_R 着火／失火判定用の閾値
ΔＶ 印加電圧単位変更量
Ｔ_H 所定値
Ｔ_I 排気加熱装置に流入する排気温
Ｔ_n 発熱部の温度
Ｔ_O 発熱部の加熱目標温度

Claims (5)

1. 排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加し、この燃料を着火手段の発熱部によって着火させるに際し、
   前記着火手段の発熱部の温度を取得するステップと、
   前記着火手段よりも上流側の排気温を取得するステップと、
   着火手段の発熱部の温度およびこれよりも上流側の排気温に基づき、排気通路に添加された燃料の着火または失火を判断するステップと
   を具えたことを特徴とする燃料の着火／失火判定方法。
2. 排気浄化装置よりも上流側の排気通路に燃料を添加するための燃料添加弁と、この排気通路に添加された燃料を着火させるための発熱部を前記排気通路に有する着火手段とを具え、前記排気浄化装置に導かれる排気を加熱するための排気加熱装置であって、
   前記着火手段の発熱部の温度を取得する発熱部温度取得手段と、
   前記着火手段よりも上流側の排気温を取得する排気温取得手段と、
   これら発熱部温度取得手段および排気温取得手段により取得された情報に基づき、前記燃料添加弁から前記排気通路に添加された燃料の着火または失火を判断する着火／失火判定部と
   をさらに具えたことを特徴とする排気加熱装置。
3. 前記着火手段は、その発熱部の温度を制御する温度制御部を有し、この温度制御部は、前記着火／失火判定部による燃料の着火または失火の判定結果に基づいて前記発熱部の温度を変更することを特徴とする請求項２に記載の排気加熱装置。
4. 前記温度制御部は、燃料が着火していると前記着火／失火判定部が判断した場合には前記着火手段の発熱部の温度を低下させるのに対し、燃料が失火していると前記着火／失火判定部が判断した場合には前記着火手段の発熱部の温度を上昇させることを特徴とする請求項３に記載の排気加熱装置。
5. 前記温度制御部は、燃料が失火していると前記着火／失火判定部が判断した場合の前記着火手段の発熱部の温度を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された温度よりも高い温度に前記発熱部の温度を補正する発熱温度補正部とをさらに有することを特徴とする請求項２から請求項４の何れかに記載の排気加熱装置。

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